Day01 計算機硬體基礎

1.什麼是程式語言？

程式語言是程式設計師與計算機溝通的介質。

2.什麼是程式設計？

程式設計師利用某種程式語言的語法格式將自己腦子中想要讓計算機做的事寫到檔案中。

所以說，變成的結果就是檔案，檔案的內容就是一堆程式。

3.為什麼要程式設計？

讓計算機代替人類去工作，從而解放人力。

4.計算機硬體基礎：

cpu x86-64

什麼是x86： x86是電腦型號，是指該計算機是x86架構。現在公司電腦基本都是x86.

64是什麼  ： 是指64位作業系統。cpu一次處理資料的能力是64位。

cpu具有向下相容性，即64位的cpu可以相容32位的作業系統。32位的cpu不能相容64位的作業系統，會丟失一半的資料。

儲存器：

記憶體：記憶體條：

優點：讀取速度快。

缺點：記憶體較小，且容易丟失，臨時儲存資料。

外存：磁碟：

優點：記憶體大，資料不容易丟失，可以永久儲存資料。

缺點：讀取速度慢。

5.對於磁碟來說，尋找到資料的總時間 = 平均尋道時間（5ms） + 平均延遲時間（7200轉 4ms，（1/7200/60）*1*10^3，大概是8ms，一半就是4ms）

計算機硬體詳解

計算機硬體分為五大部分：控制器，運算器，儲存器，輸入裝置，輸出裝置。（取指-翻譯-執行）

控制器：通過位址訪問儲存器，獲取儲存器內的指令，根據解碼器分析後產生的相應操作控制訊號作用於其他部件，使其他部件再控制器控制下有條不紊的工作。

運算器：實現算術運算和邏輯運算的部件。

儲存器：包括記憶體和外存。基本功能是按照指定的位址寫入或者讀取資訊。

輸入裝置：向計算機中輸入資訊的裝置。常見的有鍵盤，滑鼠，觸控螢幕等。外儲存器也是一種輸入裝置。

輸出裝置：向外輸出資料的裝置。顯示器，印表機等。外儲存器也是一種輸出裝置。

6.控制器 + 運算器 =  cpu（**處理器（central processing unit））

控制器主要協調各元件各單元工作，運算器主要負責邏輯判斷和算術運算。所以cpu主要是管理和運算。

cpu讀取的資料都是從主儲存器（即記憶體）來的。

cpu往往被製成一塊具有特定功能的晶元，裡面有編寫好的微指令集，稱為微處理器。

我們使用的軟體都要經過cpu內部的微指令集才能執行。下面是兩種不同的微指令集：

①·精簡指令集（risc） 微指令集較為精簡，每個指令執行時間短，執行效率高。但是複雜的事情需要多個指令來執行

②·複雜指令集（cisc） 指令較多且長度不同，都能執行一些較為低階的操作。但是複雜事情，指令所用時間很長，每條個別指令處理的工作較為豐富。

常見的cisc微指令集cpu有amd，intel等的x86架構的cpu。

7.暫存器

因為cpu訪問記憶體得到指令的時間比cpu執行指令要慢很多，所以cpu內部通常都有一些儲存臨時變數和資料的暫存器。

暫存器的分類：

1.除了用來儲存變數和臨時結果的通用暫存器外
3.另外乙個暫存器便是堆疊指標，它指向記憶體中當前棧的頂端。該棧包含已經進入但是還沒有退出的每個過程中的乙個框架。
在乙個過程的堆疊框架中儲存了有關的輸入引數、區域性變數以及那些沒有儲存在暫存器中的臨時變數
4.最後 乙個非常重要的暫存器就是程式狀態字暫存器(program status word,psw),這個暫存器包含了條碼位(由比較指令設定)
cpu優先順序、模式（使用者態或核心態），以及各種其他控制位。使用者通常讀入整個psw，但是只對其中少量的字段寫入。
在系統呼叫和i/o中，psw非常非常非常非常非常非常重要
暫存器的維護：
作業系統必須知曉所有的暫存器。在時間多路復用的cpu中，作業系統會經常中止正在執行的某個程式並啟動（或再次啟動）另乙個程式。
每次停止乙個執行著的程式時，作業系統必須儲存所有的暫存器，這樣在稍後該程式被再次執行時，可以把這些暫存器重新裝入。

最原始的處理器是取指，解碼，執行一起進行的，也就是其中有乙個在進行，另外兩個就要等待，效率很低。

後來進化發展成執行n的同時可以對n+1指令進行解碼，對n+2進行取指

9.儲存器系統

儲存器一般速度高的記憶體容量會比較小，記憶體大的執行速度相對較慢。
在計算機的主機板上有乙個基本的輸入輸出程式（basic  input output system)
bios就相當於乙個小的作業系統，它有底層的i/o軟體，包括讀鍵盤，寫螢幕，進行磁碟i/o,該程式存放於一非易失性快閃儲存器ram中。
啟動流程
1.計算機加電
2.bios開始執行，檢測硬體：cpu、記憶體、硬碟等
3.bios讀取cmos儲存器中的引數，選擇啟動裝置
4.從啟動裝置上讀取第乙個扇區的內容（mbr主引導記錄512位元組，前446為引導資訊，後64為分割槽資訊，最後兩個為標誌位）
5.根據分割槽資訊讀入bootloader啟動裝載模組，啟動作業系統
6.然後作業系統詢問bios，以獲得配置資訊。對於每種裝置，系統會檢查其裝置驅動程式是否存在，如果沒有，系統則會要求使用者按照裝置驅動程式。一旦有了全部的裝置驅動程式，作業系統就將它們調入核心。然後初始有關的**（如程序表），穿件需要的程序，並在每個終端上啟動登入程式或gui

 
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